Esta imagen muestra la trampa de microfluidos 2-D. (a) Esta es una micrografía óptica de un dispositivo de manipulación de microfluidos. Las partículas individuales están confinadas en una ubicación predeterminada dentro de la unión de dos microcanales perpendiculares (región de atrapamiento). Dos válvulas de membrana en chip (negras) ubicadas sobre un canal de entrada y un canal de salida se utilizan como válvulas dosificadoras para controlar los caudales relativos a través de los canales opuestos (rojo), manipulando y atrapando así las partículas en la unión del microcanal. (b) Este es un esquema del atrapamiento de partículas en 2-D. Dos corrientes laminares opuestas se encuentran en la intersección de dos microcanales perpendiculares, creando un campo de flujo bien definido que contiene un punto de estancamiento donde un objeto queda atrapado. (c) El dispositivo de manipulación de microfluidos consta de un cubreobjetos de vidrio y una losa de PDMS que contiene los microcanales y las válvulas. Crédito:Reimpreso con permiso 2013 American Chemical Society. Charles M. Schroeder, Universidad de Illinois
(Phys.org) —Los investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign han desarrollado un nuevo método basado en el flujo para manipular y confinar partículas individuales en una solución libre, un proceso que ayudará a abordar los desafíos actuales que enfrentan los nanocientíficos e ingenieros.
"Este método es la primera herramienta de su tipo para la manipulación y captura de pequeñas nanopartículas en solución, "explicó Charles M. Schroeder, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular de Illinois. "El uso de flujo de fluido en un dispositivo de microfluidos significa que los magnético, óptico, o los campos de fuerza acústica no son necesarios ".
El nuevo método y la investigación para desarrollarlo se publicaron en la edición de mayo de 2013 de Nano letras , en un artículo titulado "Manipulación y confinamiento de partículas individuales usando flujo de fluido, "escrito por Schroeder y el investigador postdoctoral Melikhan Tanyeri.
Hoy dia, La manipulación a escala fina de partículas pequeñas sigue siendo un desafío importante en el campo. Los métodos actuales para atrapar partículas se basan principalmente en electrocinética, magnético, o campos de fuerza ópticos, que pueden no ser compatibles con biomoléculas o sistemas biológicos.
Juntos, Schroeder y Tanyeri desarrollaron una "trampa de microfluidos" capaz de manipular partículas en 2-D utilizando la única acción del flujo de fluido.
Schroeder e investigadores demuestran varias características únicas de la trampa de microfluidos, incluida la manipulación 2-D de partículas tan pequeñas como 500 nanómetros de tamaño en agua, con una precisión de posicionamiento de solo unos 180 nanómetros, atrapamiento de partículas tan pequeñas como 100 nanómetros, y control activo sobre las condiciones de la solución de una partícula atrapada. Todo esto se logra con un simple dispositivo de microfluidos basado en PDMS sin la necesidad de una instrumentación compleja para el atrapamiento óptico o la generación de campos eléctricos.
Esta imagen muestra la micromanipulación 2-D de partículas individuales utilizando flujo de fluido. (a) Ésta es una trayectoria de muestra de una sola partícula manipulada en dos dimensiones usando la trampa. Se programó una trayectoria predeterminada para deletrear la letra "C". (b) Esto muestra el control dinámico del medio circundante de una partícula atrapada. Una sola perla de poliestireno recubierta de fluoresceína queda atrapada, y el medio circundante se intercambia periódicamente de una manera preprogramada entre soluciones tampón de pH alto y pH bajo. La intensidad de la emisión de fluorescencia del tinte sensible al pH fluctúa a medida que cambia el medio circundante, demostrando la efectividad del intercambio de tampones en la trampa. Crédito:Adaptado con permiso 2013 American Chemical Society. Charles M. Schroeder, Universidad de Illinois
"La trampa de microfluidos proporciona un método fundamentalmente nuevo para atrapar y analizar partículas individuales o moléculas individuales, complementando las técnicas existentes, ", Dijo Schroeder." Nuestra nueva tecnología encontrará un uso generalizado en campos interdisciplinarios como la nanociencia, ciencia de los Materiales, fluidos complejos, materiales blandos, microbiología, y biología molecular ".
Schroeder y Tanyeri dijeron que ahora tienen la capacidad de atrapar una variedad de tamaños de partículas.
"A diferencia de los métodos existentes, como las trampas ópticas o magnéticas convencionales, la trampa de microfluidos permitirá atrapar pequeñas nanopartículas, menos de 30 nanómetros en solución libre, "Dijo Tanyeri.
Con el control posicional preciso de nanopartículas individuales en solución libre, los científicos podrán explorar nuevas tecnologías, desde la ingeniería molecular hasta el montaje ascendente de nanoestructuras.
"El ensamblaje dirigido por fluidos puede mejorar aún más la litografía existente, autoensamblaje, y enfoques de patrones de superficie para fabricar materiales y dispositivos funcionales a nanoescala, ", Dijo Tanyeri." Este es un avance tecnológico clave que ayudará a abordar los problemas en la nanociencia y la ingeniería que son inaccesibles a los métodos actuales ". como el ensamblaje dirigido y el modelado de materiales blandos ".
